(57)【要約】【課題】  制御のためのテーブルを持たずに非線型波形歪みを高速で補正できる非線形波形歪み補償増幅器を提供する。【解決手段】  増幅器１５は入力端子１からの入力信号、増幅器２６は増幅器１５における歪みに対する歪み補償信号を増幅する。検出回路２７は増幅器１５の増幅の際に発生する歪み信号成分、検出回路２８は出力信号に含まれているパイロット信号成分を検出する。制御信号生成回路２９は、検出された歪み信号成分とパイロット信号成分に基づいて増幅器１５,２６への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化させ、増幅,検出,変化の循環により歪み信号成分が最小となるように逐次制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子から入力する入力信号を増幅する主信号用電力増幅器と、
前記増幅の際に発生する歪み信号成分を検出する歪み成分検出回路と、
前記検出された歪み信号成分に基づいて前記主信号電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化さ
せる制御信号生成回路を備え、
前記増幅,検出,変化の循環により前記歪み信号成分が最小となるように逐次制御することを特徴とする非線型波形歪み補償増幅器。
【請求項２】
入力端子から入力する入力信号を増幅する主信号用電力増幅器と、
前記主信号用電力増幅器の出力を前記入力信号と同振幅となるように減縮して分岐する第１の分配器と、
前記入力信号を分岐する第２の分配器と、
該第２の分配器の出力を反転する反転器と、
前記第１の分配器の分岐出力と前記反転器の出力とが同位相となるように前記第２の分配器の出力を遅延させる第１の遅延回路と、
前記第１の分配器の出力と前記反転器の出力とを合成する第１の合成器と、
該第１の合成器の出力から前記増幅の際に発生する歪み信号成分を検出する歪み成分検出回路と、
前記検出された歪み信号成分に基づいて前記主信号用電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化
させる制御信号生成回路を備え、
前記増幅,検出,変化の循環により前記歪み信号成分が最小となるように逐次制御することを特徴とする非線型波形歪み補償増幅器。
【請求項３】
前記歪み信号成分より充分に大きいパイロット信号を前記入力信号と異なる位相で発生するパイロット信号発生回路と、
前記入力信号と前記パイロット信号を合成して前記主信号用電力増幅器に供給する第２の合成器と、
前記該第２の合成器の出力を前記主信号用電力増幅器の出力と同振幅となるように反転増幅する歪み補償信号用電力増幅器と、
該歪み補償信号用電力増幅器と前記第１の分配器の出力とが同位相となるように前記第１の合成器の出力を遅延させる第２の遅延回路と、
前記歪み補償信号用電力増幅器の出力と前記第２の遅延回路の出力とを合成する第３の合成器と、
該第３の合成器の出力から前記パイロット信号成分を検出するパイロット信号検出回路を備え、
前記制御信号生成回路は、前記検出されたパイロット信号成分に基づいて前記歪み補償信号用電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそ
れぞれ正負所定の微小単位で同時に変化させ
前記増幅,検出,変化の循環により前記パイロット信号成分が最小となるように逐次制御することを特徴とする請求項２に記載の非線型波形歪
み補償増幅器。
【請求項４】
前記制御信号生成回路は、前記検出された歪み信号成分に基づく前記主信号用電力増幅器への入力信号の振幅および位相の変化
と、前記検出されたパイロット信号成分に基づく前記歪み補償信号用電力増幅器への入力信号の振幅および位相の変化とを同時に行うことを特
徴とする請求項３に記載の非線型波形歪み補償増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅時における非線型波形歪みを補償する回路を備えた非線形波形歪み補償増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非線形波形歪み補償増幅器は、振幅・位相制御回路により、入力信号の振幅および位相、あるいはそのいずれか一方を補正して最適な非線形波形歪み補償を行う。振幅・位相制御回路における入力信号の振幅と位相の補正特性は、増幅器の出力信号に含まれる帯域外信号成分電力の増加，減少を見て、制御信号の値により少しずつ試行錯誤的に修正され、帯域外信号成分電力がそれ以上減少しなくなったところで修正を終了される。検出された入力信号の電力の値に対応する制御信号の値はテーブルに記憶しており、帯域外信号成分電力が小さくなるように更新される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１―２０３５３９（第１頁ー第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術では、検出された有効帯域外の信号成分の電力値に基づき制御信号を更新するため、制御信号の値を与えるテーブルを記憶する記憶媒体が必要であるという第１の問題点がある。
【０００５】
また、テーブルを有効帯域外の信号成分の電力値に基づき更新するので、最適な制御信号の値を求めるための処理が必要になるという第２の問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、制御のためのテーブルを持たずに非線型波形歪みを高速で補正できる非線形波形歪み補償増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の非線型波形歪み補償増幅器は、入力端子（図１の１）から入力する入力信号を増幅する主信号用電力増幅器（図１の１５）と、増幅の際に発生する歪み信号成分を検出する歪み成分検出回路（図１の２７）と、検出された歪み信号成分に基づいて主信号電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化させる制御信号生成回路（図１の２９）を備え、増幅,検出,変化の循環により歪み信号成分が最小となるように逐次制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の非線型波形歪み補償増幅器は、入力端子から入力する入力信号を増幅する主信号用電力増幅器（図１の１５）と、主信号用電力増幅器の出力を入力信号と同振幅となるように減縮して分岐する第１の分配器（図１の１６）と、入力信号を分岐する第２の分配器（図１の１１）と、該第２の分配器の出力を反転する反転器（図１の２２）と、第１の分配器の分岐出力と反転器の出力とが同位相となるように第２の分配器の出力を遅延させる第１の遅延回路（図１の２１）と、第１の分配器の出力と反転器の出力とを合成する第１の合成器（図１の２３）と、該第１の合成器の出力から増幅の際に発生する歪み信号成分を検出する歪み成分検出回路（図１の２７）と、検出された歪み信号成分に基づいて主信号用電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化させる制御信号生成回路（図１の２９）を備え、増幅,検出,変化の循環により歪み信号成分が最小となるように逐次制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の非線型波形歪み補償増幅器は、請求項２記載の非線型波形歪み補償増幅器において、歪み信号成分より充分に大きいパイロット信号を入力信号と異なる位相で発生するパイロット信号発生回路（図１の２０）と、入力信号とパイロット信号を合成して主信号用電力増幅器に供給する第２の合成器（図１の１２）と、第１の合成器（図１の２３）の出力を主信号用電力増幅器の出力と同振幅となるように反転増幅する歪み補償信号用電力増幅器（図１の２６）と、該歪み補償信号用電力増幅器と第１の分配器（図１の１６）の出力が同位相となるように第１の合成器の出力を遅延させる第２の遅延回路（図１の１７）と、歪み補償信号用電力増幅器の出力と第２の遅延回路の出力とを合成する第３の合成器（図１の１８）と、該第３の合成器の出力からパイロット信号成分を検出するパイロット信号検出回路（図１の２８）を備え、制御信号生成回路（図１の２９）は、検出されたパイロット信号成分に基づいて歪み補償信号用電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化させ、増幅,検出,変化の循環によりパイロット信号成分が最小となるように逐次制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の非線型波形歪み補償増幅器は、請求項３記載の非線型波形歪み補償増幅器において、制御信号生成回路（図１の２９）は、検出された歪み信号成分に基づく主信号用電力増幅器（図１の１５）への入力信号の振幅および位相の変化と、検出されたパイロット信号成分に基づく歪み補償信号用電力増幅器（図１の２６）の入力信号の振幅および位相の変化とを同時に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、増幅器へ入力する信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で変化させて、その結果により非線形波形歪みが最小となるように逐次制御するため、制御データを記憶するためのテーブルを必要としないという第１の効果を得ることができる。
【００１２】
また、振幅と位相それぞれを正負所定の微小単位で同時に変化させることにより、振幅制御と位相制御が同時に行えるため、歪み信号成分の補償を高速にできるという第２の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の非線型波形歪み補償増幅器は、入力端子から入力する入力信号を増幅する主信号用電力増幅器と、増幅の際に発生する歪み信号成分を検出する歪み成分検出回路と、検出された歪み信号成分に基づいて主信号電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化させる制御信号生成回路を備え、増幅,検出,変化の循環により歪み信号成分が最小となるように逐次制御する。
【００１４】
そして、主信号用電力増幅器の出力から歪み成分を除去するために、上記回路群と同構成の歪み補償回路群を備える。すなわち、上記歪み信号成分を検出するために、分岐され一旦は減縮された主信号用電力増幅器の出力を歪み補償信号用電力増幅器により元どおりに増幅し、反転して主信号用電力増幅器の出力と合成する。更に、この増幅時の非線型波形歪みを補償するために、入力信号と異なる位相のパイロット信号を発生して入力信号と同行させる。制御信号生成回路は、上記合成後のパイロット信号成分に基づいて歪み補償信号用電力増幅器への入力信号の振幅および位相をそれぞれ正負所定の微小単位で同時に変化させ、増幅,検出,変化の循環により歪み信号成分が最小となるように逐次制御する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の実施例１のブロック図である。この非線形波形歪み補償増幅器は、入力端子１から入力する入力信号を主信号用電力増幅器１５で増幅し、その増幅の際に発生する非線型波形歪みを補償して出力端子２から出力するものである。
【００１６】
図１の上段に示した分配器１１，合成器１２，主信号用振幅制御回路１３，主信号用位相制御回路１４，主信号用電力増幅器１５，分配器１６，遅延回路１７，合成器１８および分配器１９が、入力端子１から出力端子２へ抜けるべき主信号の経路を構成する。
【００１７】
図１における上記回路を除く、パイロット信号発生回路２０，遅延回路２１，反転器２２，合成器２３，歪み補償信号用振幅制御回路２４，歪み補償信号用位相制御回路２５，歪み補償信号用電力増幅回路２６，歪み成分検出回路２７，パイロット信号成分検出回路２８および制御信号生成回路２９が、主信号電力増幅器１５において発生する非線形波形歪みを補償するための歪み補償信号発生用の回路群である。
【００１８】
制御信号生成回路２９は、プログラム制御により動作して、歪み成分検出回路２７が検出した歪み信号成分121を基に主信号用振幅制御信号101と主信号用位相制御信号102を同時に変化させ、歪み信号成分121を最小にするように動作する。また、パイロット信号成分検出回路２８が検出したパイロット信号成分131を基に歪み補償用振幅制御信号111と歪み補償用位相制御信号112の値を同時に変化させ、パイロット信号成分131を最小にするように動作する。
【００１９】
主信号用振幅制御回路１３は主信号用振幅制御信号101により、主信号用位相制御回路１４は主信号用位相制御信号102により、それぞれ主信号用電力増幅器１５における非線型波形歪み（歪み信号成分121でみる）を最小にするように作動する。
【００２０】
歪み補償信号用電力増幅回路２６は、主信号用電力増幅器１５における非線型波形歪みを補償するに足りるよう歪み補償信号を増幅する。歪み補償信号用振幅制御回路２４は歪み補正用振幅制御信号111により、歪み補償補償信号用位相制御回路２５は歪み補正用位相制御信号112により、それぞれ歪み補償信号用電力増幅回路２６における非線型歪み（パイロット信号成分131でみる）を最小にするように作動する。
【００２１】
分配器１１は入力端子１から入力してくる入力信号を分岐して合成器２と遅延回路２１へ供給する。パイロット信号発生回路２０は、入力信号とは位相のずれたパイロット信号を発生する。パイロット信号とは、歪み補正用振幅制御信号111および歪み補正用位相制御信号112を生成するための信号であって、そのために必要とされるだけの振幅が求められるが、その電力は主信号の電力に比べて極小である。
【００２２】
合成器１２は分配器１１からの主信号とパイロット信号発生回路２０からのパイロット信号とを合成して主信号用振幅制御回路１３へ出力する。分配器１６は、主信号用電力増幅回路１５の出力を遅延回路１７へ出力すると共に、分配器１１において遅延回路２１へ分配したの同じ振幅となるように主信号用電力増幅回路１５の出力を減縮して合生器２３へ分配する。
【００２３】
遅延回路２１は、分配器１１からの信号を遅延させて反転器２２を介して合成器２３へ出力する。この遅延時間は、合成器２３において、反転器２２からの入力と分配器１６からの入力とが同位相となるように設定される。合成器２３は、これら２つの入力信号を合成する。
【００２４】
従って、合成器２３の出力は、主信号分が除去されて、主信号電力増幅回路１５における非線型波形歪み信号とパイロット信号を分配器１６における分配比率で減縮したものとなっていることが理解できよう。この点は図２を参照されたい。なお、分配器１６から合成器２３への入力信号は、分配器１１の出力が合成器１２，主信号用振幅制御回路１３，主信号用位相制御回路１４および主信号用電力増幅回路１５を経由したものである。
【００２５】
合成器２３の出力は、歪み補償信号用振幅制御回路２４と歪み成分検出回路２７へ出力され、歪み成分検出回路２７は、この信号の中から歪み信号成分121を検出して制御信号生成回路２９へ出力する。
【００２６】
歪み補償信号用振幅制御回路２４，歪み補償信号用位相制御回路２５は、上述の合成器２３の出力を制御する。歪み補償信号用電力増幅回路２６は、この制御された後の信号（主信号用電力増幅回路１５における非線型波形歪み信号とパイロット信号）を増幅し反転して合成器１８へ出力する。その増幅度は、歪み補償信号用電力増幅回路２６から分配器１６に入力する非線型波形歪み信号と、分配器１６から遅延回路１７を経て合成器１８に入力する主信号用電力増幅回路１５における非線波形型歪み信号との振幅が同じになるよう設定される。
【００２７】
遅延回路１７は、分配器１６からの信号を遅延させて合成器１８へ出力する。この遅延時間は、合成器１８において、遅延回路１７からの入力と歪み補償信号用電力増幅回路２６からの入力とが同位相となるように設定される。合成器１８は、これら２つの入力信号を合成する。
【００２８】
従って、合成器１８の出力は、主信号用電力増幅回路１５における非線型波形歪み信号が除去され、かつ歪み補償信号用電力増幅回路２６における非線型波形歪みが無ければパイロット信号も除去されたピュアーな主信号となる。なお、歪み補償信号用電力増幅回路２６から合成器１８への入力信号は、分配器１６の出力が合成器２３，歪み補償信号用振幅制御回路２４，歪み補償信号用位相制御回路２５および歪み補償信号用電力増幅回路２６を経由したものである。
【００２９】
合成器１８の出力は、分配器１９を経て出力端子２へ出力されると共に、パイロット信号成分検出器２８に分配される。パイロット信号成分検出器２８は、この信号の中からパイロット信号成分131を検出して制御信号生成回路２９へ出力する。
【００３０】
図２は、図１に示した回路の要所における信号イメージを示す模式図である。図２において、位牌様の信号c,d,fの土台部分が主信号用電力増幅回路１５における非線型歪み信号、その上の長方形が主信号、スリット様の細線がパイロット信号を示す。もっとも、信号fは信号cを分配器１６の分配比率で減縮したものである。図２におけるa,b,c等の記号は、図１における回路要所の出力信号を示している。
【００３１】
図３は、本発明において非線形波形歪み補償を行うための振幅制御と位相制御を二次元的に定義したベクトルを示している。すなわち、振幅制御はＸ軸方向の単位ベクトル、位相制御はＹ軸方向の単位ベクトルと定義する。図４は、これら２つの単位ベクトルを同時に操作するための４種類の合成ベクトル（ベクトルＡ，ベクトルＢ，ベクトルＣおよびベクトルＤ）の定義を示している。
【００３２】
ベクトルＡはＸ軸正方向単位ベクトルとＹ軸正方向単位ベクトルの合成ベクトル、ベクトルＢはＸ軸負方向単位ベクトルとＹ軸正方向単位ベクトルの合成ベクトル、ベクトルＣはＸ軸負方向単位ベクトルとＹ軸負方向単位ベクトルの合成ベクトル、ベクトルＤはＸ軸正方向単位ベクトルとＹ軸負方向単位ベクトルの合成ベクトルである。
【００３３】
本発明では、これら４種類の合成ベクトルにより振幅制御と位相制御を同時に行う。そして、これらの制御は、歪み信号成分121による振幅および位相の制御と、パイロット信号成分131による振幅および位相の制御の２パターンそれぞれについて行う。制御信号生成回路２９における、この制御手順を図５および図６にフローチャートで示す。
【００３４】
歪み信号成分121に基づく振幅および位相の制御は主信号用振幅制御回路１３および主信号用位相制御回路１４（図５においては、この両回路を「主信号用制御回路」と記す）を逐次制御することにより実行し（図５）、パイロット信号成分131に基づく振幅および位相の制御は歪み補正信号振幅制御回路２４および歪み補正信号位相制御回路２５（図６においては、この両回路を「歪み補償用制御回路」と記す）を逐次制御することにより実行する（図６）。
【００３５】
歪み信号成分121に基づく振幅と位相の制御は以下のように行う。先ず、主信号用振幅制御回路１３と主信号用位相制御回路１４の現在の状態からベクトルＡだけ変化させたときにおける歪み信号成分121（αd）を検出して一時記憶する（図５のステップS1）。次に、主信号用振幅制御回路１３と主信号用位相制御回路１４の現在の状態からベクトルＢだけ変化させたときにおける歪み信号成分βdを検出して一時記憶する（ステップS2）。
【００３６】
更に、主信号用振幅制御回路１３と主信号用位相制御回路１４の現在の状態からベクトルＣだけ変化させたときにおける歪み信号成分γdを検出して一時記憶する（ステップS3）。最後に、主信号用振幅制御回路１３と主信号用位相制御回路１４の現在の状態からベクトルＤだけ変化させたときにおける歪み信号成分δdを検出して一時記憶する（ステップS4）。
【００３７】
ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと変化させて取得した歪み信号成分αd，βd，γdおよびδdの４値の内から最小値を導き出す（ステップS5〜ステップS8）。そして、現在の主信号用振幅制御回路１３と主信号用位相制御回路１の状態から最小値を発生させたベクトル分だけ変化させたときの主信号用振幅制御回路１３と主信号用位相制御回路１４の状態を次の制御の基点とする（ステップS9〜ステップS12）。
【００３８】
なお、歪み信号成分αd，βd，γdおよびδdのいずれもが現在の歪み信号成分より小さくないときは、現在の主信号用振幅制御回路１３と主信号用位相制御回路１４の状態のままとする（ステップS13）。
【００３９】
一方、パイロット信号成分131に対する振幅と位相の制御も同様に以下のように行う。先ず、歪み補正信号用振幅制御回路２４と歪み補正信号用位相制御回路２５の現在の状態からベクトルＡだけ変化させたときにおけるパイロット信号成分131（αp）を検出して一時記憶する（図６のステップT1）。次に、歪み補正信号用振幅制御回路２４と歪み補正信号用位相制御回路２５の現在の状態からベクトルＢだけ変化させたときにおけるパイロット信号成分βpを検出して一時記憶する（ステップT2）。
【００４０】
更に、歪み補正信号用振幅制御回路２４と歪み補正信号用位相制御回路２５の現在の状態からベクトルＣだけ変化させたときにおけるパイロット信号成分γpを検出して一時記憶する（ステップT3）。最後に、歪み補正信号用振幅制御回路２４と歪み補正信号用位相制御回路２５の現在の状態からベクトルＤだけ変化させたときにおけるパイロット信号成分δpを検出して一時記憶する（ステップT4）。
【００４１】
ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと変化させて取得したパイロット信号成分αp，βp，γpおよびδpの４値の内から最小値を導き出す（ステップT5〜ステップT8）。そして、現在の歪み補正信号用振幅制御回路２４と歪み補正信号用位相制御回路２５の状態から最小値を発生させたベクトル分だけ変化させた歪み補正信号用振幅制御回路２４と歪み補正信号用位相制御回路２５の状態を次の制御の基点とする（ステップT9〜ステップT12）。
【００４２】
なお、パイロット信号成分αp，βp，γpおよびδpのいずれもが現在のパイロット信号成分より小さくないときは、現在の歪み補正信号用振幅制御回路２４と歪み補正信号用位相制御回路２５の状態のままとする（ステップT13）。
【００４３】
以上のように、歪み信号成分121に基づく振幅ならびに位相の逐次制御と、パイロット信号成分131に基づく振幅ならびに位相の逐次制御とを繰り返し実行することにより非線形波形歪みを補償することができるようになる。
【実施例２】
【００４４】
図５と図６では、歪み信号成分121に基づく逐次制御とパイロット信号成分131に基づく逐次制御とは独立して行われる場合を示している。しかし、これらの制御を連動させてもよい。その場合には、図５のステップS9〜S13から図６のステップT1へ、そして図６のステップT９〜T13から図５のステップS1へつなげればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１を示すブロック図
【図２】図１に示した回路の要所における信号イメージを示す模式図
【図３】本発明の動作に必要な単位ベクトルの定義を示す図
【図４】単位ベクトルを同時に操作するための４種類の合成ベクトルの定義を示す図
【図５】歪み信号成分121に基づく振幅および位相の制御のフローチャート
【図６】パイロット信号成分131に基づく振幅および位相の制御のフローチャート
【符号の説明】
【００４６】
１        入力端子
２        出力端子
１１      分配器
１２      合成器
１３      主信号用振幅制御回路
１４      主信号用位相制御回路
１５      主信号用電力増幅回路
１６      分配器
１７      遅延回路
１８      合成器
１９      合成器
２０      パイロット信号発生回路
２１      遅延回路
２２      反転器
２３      合成器
２４      歪み補償信号用振幅制御回路
２５      歪み補償信号用位相制御回路
２６      歪み補償信号用電力増幅回路
２７      歪み成分検出回路
２８      パイロット信号検出回路
２９      制御信号生成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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